JP2021134988A - Heat exchange core - Google Patents
Heat exchange core Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021134988A JP2021134988A JP2020031581A JP2020031581A JP2021134988A JP 2021134988 A JP2021134988 A JP 2021134988A JP 2020031581 A JP2020031581 A JP 2020031581A JP 2020031581 A JP2020031581 A JP 2020031581A JP 2021134988 A JP2021134988 A JP 2021134988A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow path
- heat exchange
- exchange core
- rib
- extending direction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 40
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 4
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 claims description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 35
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
- F28D9/0037—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the conduits for the other heat-exchange medium also being formed by paired plates touching each other
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F7/00—Elements not covered by group F28F1/00, F28F3/00 or F28F5/00
- F28F7/02—Blocks traversed by passages for heat-exchange media
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D9/0062—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
- F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
- F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2215/00—Fins
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Description
本開示は、熱交換コアに関する。 The present disclosure relates to heat exchange cores.
特許文献1には、被加熱流体が流れる複数の第1狭隘流路が形成された層と、加熱流体が流れる複数の第2狭隘流路が形成された層とを積層して形成された熱交換器が開示されている。
しかしながら、上述した特許文献1に開示された熱交換コアでは、流路内における温度境膜の成長により、流路の下流側において熱伝達係数が低下してしまい、熱交換を効率的に行うことが難しい場合がある。特に、アスペクト比の大きな流路(流路長が流路幅(高さ)に対して遥かに大きい流路)の場合、下流側における流路断面の相当部分に温度境膜が広がってしまう。
However, in the heat exchange core disclosed in
本開示の少なくとも一実施形態は、上述する事情に鑑みてなされたもので、熱交換を効率的に行うことができる熱交換コアを提供することを目的とする。 At least one embodiment of the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object of the present disclosure is to provide a heat exchange core capable of efficiently performing heat exchange.
上記目的を達成するため、本開示に係る熱交換コアは、
第1流路と、
前記第1流路に沿って延在する第2流路と、を備え、
前記第1流路又は前記第2流路の少なくとも一方は、流路延在方向に直交する流路断面の面積が極小となる複数の絞り部と、前記面積が極大となる複数の拡大部と、を含み、
前記複数の絞り部の各々と前記複数の拡大部の各々とが、前記流路延在方向において交互に配置される。
In order to achieve the above object, the heat exchange core according to the present disclosure is
1st flow path and
A second flow path extending along the first flow path is provided.
At least one of the first flow path or the second flow path includes a plurality of narrowing sections having a minimum area of the flow path cross section orthogonal to the flow path extending direction, and a plurality of enlarged sections having the maximum area. , Including
Each of the plurality of throttle portions and each of the plurality of enlargement portions are alternately arranged in the flow path extending direction.
本開示に係る熱交換コアによれば、複数の絞り部の各々と複数の拡大部の各々とが交互に配置されることで、温度境膜の発達を阻害し、又は、温度境膜を絞り部によって破壊し、熱伝達係数を向上させることができる。これにより、本開示に係る熱交換コアによれば、熱交換を効率的に行うことができる。 According to the heat exchange core according to the present disclosure, the development of the temperature boundary film is hindered or the temperature boundary film is squeezed by alternately arranging each of the plurality of drawing portions and each of the plurality of expanding portions. It can be broken by the part and the heat transfer coefficient can be improved. As a result, according to the heat exchange core according to the present disclosure, heat exchange can be efficiently performed.
以下、本開示の実施形態による熱交換コアについて、図面に基づいて説明する。かかる実施形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示を限定するものではなく、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。 Hereinafter, the heat exchange core according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings. Such an embodiment shows one aspect of the present disclosure, does not limit the disclosure, and can be arbitrarily modified within the scope of the technical idea of the present disclosure.
[熱交換コアの概略構成]
図1及び図2に示すように、本開示の実施形態に係る熱交換コア1は、高温流体と低温流体との間で熱交換が行われる熱交換器の主要な構成であって、高温流体と低温流体とが各々流通する流路10が設けられている。高温流体と低温流体は、それぞれ液体でも気体でもよいが、通常、両者の温度は異なっている。また、限定はしないが、熱交換コア1は直方体形状とすることができる。
[Outline configuration of heat exchange core]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図2に示すように、熱交換コア1は、第1流路と、第1流路に沿って延びる第2流路とを備える。図1及び図2に示すように、直方体形状の熱交換コア1では、格子状に設けられた複数の流路10が熱交換コア1の長手方向に沿って延びるように設けられ、これらが第1流路と第2流路を構成する。例えば、熱交換コア1の幅方向(図2においてX方向)に隣り合う一対の流路10,10の一方が第1流路を構成すると他方が第2流路を構成する。また、例えば、熱交換コア1の奥行き方向(図2においてY方向)に隣り合う一対の流路10,10の一方が第1流路を構成すると他方が第2流路を構成する。
As shown in FIG. 2, the
複数の流路10は、熱交換コア1の幅方向が奥行き方向よりも大きな矩形の断面を有している。そして、熱交換コア1の幅方向に隣り合う流路10には高温流体又は低温流体のいずれか一方が流れ、奥行き方向に隣り合う流路10には高温流体と低温流体とが交互に流れるようになっている。よって、熱交換コア1の幅方向に隣り合う流路10,10では同一流体が同一方向に流れるが、奥行き方向に隣り合う流路10,10では高温流体と低温流体とが同一方向に流れてもよいし(並流)、互いに向かい合う方向に流れてもよい(対向流)。
The plurality of
[流路の構成]
図3から図8に示すように、幾つかの実施形態に係る熱交換コア1では、第1流路又は第2流路の少なくとも一方は、流路延在方向に直交する流路断面の面積が極小となる複数の絞り部13と、流路断面の面積が極大となる複数の拡大部14と、を含む。そして、複数の絞り部13の各々と複数の拡大部14の各々とが流路延在方向において交互に配置される。
[Composition of flow path]
As shown in FIGS. 3 to 8, in the
複数の絞り部13と複数の拡大部14は、図3に示すように、流路幅が変動する流路10によって構成してもよいし、図4に示すように、流路10に突出する突起33によって構成してもよい。また、図5から図8に示すように、流路10の対向壁17,17同士を接続するリブ34によって構成してもよい。
As shown in FIG. 3, the plurality of
上述した幾つかの実施形態に係る熱交換コア1によれば、複数の絞り部13の各々と複数の拡大部14の各々とが交互に配置されることで、温度境膜の発達を阻害し、又は、温度境膜を絞り部13によって破壊し、熱伝達係数を向上させることができる。これにより、幾つかの実施形態に係る熱交換コア1は熱交換を効率的に行うことができる。
According to the
図3から図8に示すように、幾つかの実施形態に係る熱交換コア1は、第1流路と第2流路との間に設けられ、第1流路11と第2流路とを仕切る隔壁15を備える。そして、上述した各々の絞り部13、及び、各々の拡大部14は、流路延在方向において、隔壁15に直交する流路幅を変化させるような形状を有する。
As shown in FIGS. 3 to 8, the
図4から図8に示す熱交換コア1は、熱交換コア1の奥行き方向に隣り合う一対の流路10,10の一方が第1流路を構成し、他方が第2流路を構成する。そして、第1流路と第2流路との間に設けられた隔壁15によって第1流路と第2流路とが仕切られる。そして、図4に示す熱交換コア1では流路10に突出する突起33が流路10に直交する流路幅を変化させ、図5及び図6に示す熱交換コア1では流路10の対向壁17,17同士を接続するリブ34が流路10に直交する流路幅を変化させる。
In the
また、図7及び図8に示す熱交換コア1は、熱交換コア1の幅方向に隣り合う一対の流路10,10の一方が第1流路を構成し、他方が第2流路を構成する。そして、第1流路と第2流路との間に設けられた隔壁15によって第1流路と第2流路とが仕切られる。そして、図7及び図8に示す熱交換コア1では流路の対向壁17,17同士を接続するリブ34が流路10に直交する流路幅を変化させる。
Further, in the
上述した幾つかの実施形態に係る熱交換コア1によれば、各々の絞り部13、及び各々の拡大部14は、流路10の延びる方向において、隔壁15に直交する流路幅が変化させるような形状を有するので、熱交換を阻害する隔壁近傍の温度境膜を破壊できる。
According to the
図4から図8に示すように、幾つかの実施形態に係る熱交換コア1は、第1流路又は第2流路の少なくとも一方の内部において、流路延在方向における複数位置に隔壁15に沿ってそれぞれ設けられる障害物32を備える。そして、各々の障害物32は、隔壁15と隔壁15に対向する流路壁16との間に設けられ、障害物32の両側に少なくとも一組の絞り部13,13及び拡大部14、14が形成される。
As shown in FIGS. 4 to 8, the
障害物32は、第1流路又は第2流路の少なくとも一方の内部において、流路10の延びる方向における複数位置に隔壁15に沿ってそれぞれ設けられるものであれば、隔壁15から延びた支柱に支持され、隔壁15から浮いたように見えるものも含まれる。また、障害物32は、図4に示すように、流路10内に突出する突起33であってもよいし、図5から図8に示すように、流路10の対向壁17,17同士を接続するリブ34であってもよい。よって、障害物32は、流路幅方向の中央に隔壁から離れた位置に設けられたものであれば各種のものが含まれる。
If the obstacle 32 is provided along the
上述した幾つかの実施形態に係る熱交換コア1によれば、障害物32の両側における温度境膜を破壊できる。
According to the
図7に示すように、一実施形態に係る熱交換コア1は、熱交換コア1の奥行き方向に隣り合う一対の流路10の一方が第1流路を構成し、他方が第2流路を構成する。そして、第1流路と第2流路との間に設けられた隔壁15によって第1流路と第2流路とが仕切られる。そして、隔壁15と該隔壁15と対向する流路壁16とを接続するリブ34が設けられている。リブ34の流路延在方向断面(縦断面)は線対称の流線形である。
As shown in FIG. 7, in the
上述した一実施形態に係る熱交換コア1によれば、リブ34の両側における温度境膜を破壊できる。また、リブ34の流路延在方向断面を流線形とすることで、流路抵抗を抑制することができ、また、淀み領域の発生を抑制できる。また、流線形のリブ34の全面が伝熱面として利用できるので、伝熱促進できる。
According to the
図3及び図4に示すように、幾つかの実施形態に係る熱交換コア1は、第1流路又は第2流路の少なくとも一方は、流路延在方向にみて隔壁15が凹凸36,37を有する。
As shown in FIGS. 3 and 4, in the
図3及び図4に示す熱交換コア1では、熱交換コア1の奥行き方向に隣り合う一対の流路10,10の一方が第1流路を構成し、他方が第2流路を構成する。そして、第1流路と第2流路との間に設けられた隔壁15によって第1流路11と第2流路とが仕切られる。そして、図3に示す熱交換コア1では、流路延在方向にみて隔壁15が凹凸36,37を有する。一方、図4に示す熱交換コア1では、隔壁15に設けられ、流路10に突出する突起33が凹凸36,37を構成する。
In the
上述した幾つかの実施形態に係る熱交換コア1によれば、第1流路又は第2流路の少なくとも一方は、流路10の延びる方向にみて隔壁15が凹凸36,37を有するので、熱交換を阻害する隔壁近傍の温度境膜を破壊できる。
According to the
図5、図6及び図8に示すように幾つかの実施形態では、第1流路又は第2流路の少なくとも一方は、流路断面の図心を通る最小流路幅に沿って、流路10の対向壁同士を接続するリブ34を含む。そして、このリブ34により上述した絞り部13と拡大部14とが形成されている。
As shown in FIGS. 5, 6 and 8, in some embodiments, at least one of the first or second flow paths flows along the minimum flow path width through the centroid of the flow path cross section. Includes
図5に示すリブ34は、流路延在方向に対して直交する方向からみると台形状であって、リブ34の両側に一組の絞り部13と拡大部14とが形成される。また、図6に示すリブ34は、流路延在方向に対して直交する方向からみると矩形状であって、リブ34の両側に一組の絞り部13と拡大部14とが形成される。
The
上述した実施形態に係る熱交換コア1によれば、温度境膜破壊できるだけでなく、流路構造をリブ34により補強できる。例えば、流路隔壁の差圧、熱交換コア1に作用する熱応力等による損傷を防止できる。
According to the
図5に示すように、一実施形態に係る熱交換コア1では、リブ34は、流路延在方向に対してなす角度θが60度以下、好ましくは45度以下である傾斜面を含む。図5に示すリブ34は、流路延在方向両側に流路延在方向に対してなす角度θが60度以下、好ましくは45度以下である傾斜面を含む。これにより、図5に示すリブ34は、流路延在方向と直交する方向からみて台形状である。
As shown in FIG. 5, in the
上述した実施形態に係る熱交換コア1によれば、リブ34は流路延在方向に対してなす角度θが60度、好ましくは45度以下である傾斜面を含むから、積層造形によって熱交換コア1を造形する場合において流路延在方向を優先して造形していく場合であっても、積層方向に対して下向きの面を有するオーバハング形状が崩れて造形不良が発生する、造形時に生じる残留応力に起因した造形品の反りが発生し精度が低下する、等の課題(以下「オーバハングの課題」という)を回避しながらリブ34も含めて積層造形できる。
According to the
図8及び図9に示すように、一実施形態に係る熱交換コア1では、リブ34は、流路10の延びる方向におけるリブ34の長さは対向壁17,17から離れるにつれて減少するような、リブ34の延在方向に沿った断面形状を有する。
As shown in FIGS. 8 and 9, in the
上述した実施形態に係る熱交換コア1によれば、流路延在方向におけるリブ長さが一定となるような、リブの延在方向に沿った断面形状を有するリブよりも流路抵抗を小さくすることができ、圧力損失を減少させることができる。
According to the
図10に示すように、一実施形態に係る熱交換コア1では、リブ34は、対向壁17,17の間に位置し、流路10の延びる方向におけるリブ34の長さが最小となるくびれ部341を有する。
As shown in FIG. 10, in the
上述した実施形態に係る熱交換コア1によれば、くびれ部341に向けて流路抵抗が小さくなるので、リブ34における圧力損失をくびれ部を有しないリブよりも減少させることができる。
According to the
図11に示すように、一実施形態に係る熱交換コア1では、くびれ部341における対向壁に沿ったリブ34の断面は、リブ34の流路延在方向端部に向かって先細りになる。
As shown in FIG. 11, in the
上述した実施形態に係る熱交換コア1によれば、流路10を流れ、リブ34の流路延在方向端部において分岐する流体の流れを安定させることができる。
According to the
図11に示すように、一実施形態に係る熱交換コア1では、リブ34は、対向壁17,17及びくびれ部341においてリブ34の流路延在方向端部に向けて先細りとなり、リブ34は、対向壁17,17及びくびれ部341において流路延在方向端部が尖っているが、少なくとも対向壁17,17において流路延在方向端部が丸みを有していてもよい。
As shown in FIG. 11, in the
上述した実施形態に係る熱交換コア1によれば、リブ34が少なくとも対向壁17,17において流路延在方向端部が丸みを有しているので、流路10を流れる流体の圧力損失を低減できる。
According to the
図10に示すように、一実施形態に係る熱交換コア1では、リブ34は、一対の側壁342,342と、一対の第1テーパ面343,343と、一対の第2テーパ面344,344とを含む。一対の側壁342,342は、流路10の延びる方向、及び、対向壁の直交方向を含む平面に沿って対向壁17,17同士を接続している。一対の第1テーパ面343,343は、流路10の延びる方向におけるリブ34の端部において一対の側壁342,342にそれぞれ連なり、リブ34の先細り形状を規定する。一対の第2テーパ面344,344は、一対の第1テーパ面343、343にそれぞれ接続され、流路10の延びる方向、及び、流路10の延びる方向に直交する方向へと第1テーパ面343からせり出している。
As shown in FIG. 10, in the
上述した一実施形態に係る熱交換コア1では、流路10を流れる流体が一対の第2テーパ面344,344を区切る稜線によってくびれ部341に到るまでに分岐する。そして、分岐した流体は、第2テーパ面344、第1テーパ面343、側壁342の順に第2テーパ面344、第1テーパ面343、側壁342に沿って流れる。
In the
上述した実施形態に係る熱交換コア1によれば、流路10を流れる流体が一対の第2テーパ面を区切る稜線によってくびれ部341に到るまでに分岐するので、分岐する流体の流れを安定させることができる。また、分岐した流体は、第2テーパ面344、第1テーパ面343、側壁342の順に第2テーパ面344、第1テーパ面343、側壁342に沿って流れるので、分岐した後の流体の流れも安定させることができる。
According to the
また、図10に示すように、一実施形態に係る熱交換コア1では、各々の第1テーパ面343、及び、各々の第2テーパ面344は、それぞれ、平面により形成される。
Further, as shown in FIG. 10, in the
上述した実施形態に係る熱交換コア1によれば、第1テーパ面343と第2テーパ面344の境界は稜線によって区切られるので、第1テーパ面343と第2テーパ面344との境界が明確となり、流体の流れを安定させることができる。また、各々の第1テーパ面343、及び、各々の第2テーパ面344を平面とすることで、積層造形によって熱交換コア1を造形する場合の製造データを各々の第1テーパ面343、及び各々の第2テーパ面344を流線形(湾曲面)とする場合よりも少なくできる。これにより、熱交換コア1の造形が容易になり、製造コストも下げることができる。
According to the
また、図12に示すように、一実施形態に係る熱交換コア1では、対向壁17に沿ったリブ34の断面において、一対の第2テーパ面343,343間に形成されるリブ34の先端角度θが120度以下であり、好ましくは90度以下である。
Further, as shown in FIG. 12, in the
上述した実施形態に係る熱交換コア1によれば、対向壁17に沿ったリブ34の断面において、一対の第2テーパ面343,343間に形成されるリブ34の先端角度θが120度以下であるから、積層造形によって熱交換コア1を造形する場合において対向壁17を優先して造形していく場合であってもオーバハングの課題を回避しながらリブ34を含めて積層造形できる。
According to the
また、図10に示すように、一実施形態に係る熱交換コア1では、第1テーパ面343,343は、対向壁17,17の直交方向を含む平面に沿って延在する。
Further, as shown in FIG. 10, in the
上述した実施形態に係る熱交換コア1によれば、流路10を流れる流体は対向壁17,17に対して均等に流れるので、流体の流れを安定させることができる。
According to the
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes a modified form of the above-described embodiment and a combination of these embodiments as appropriate.
上記各実施形態に記載の内容は、例えば、以下のように把握される。 The contents described in each of the above embodiments are grasped as follows, for example.
(1)一の態様に係る熱交換コア1は、
第1流路と、
前記第1流路に沿って延在する第2流路と、を備え、
前記第1流路又は前記第2流路の少なくとも一方は、流路延在方向に直交する流路断面の面積が極小となる複数の絞り部13と、前記面積が極大となる複数の拡大部14と、を含み、
前記複数の絞り部13の各々と前記複数の拡大部14の各々とが、前記流路延在方向において交互に配置される。
(1) The
1st flow path and
A second flow path extending along the first flow path is provided.
At least one of the first flow path or the second flow path has a plurality of
Each of the plurality of
本開示に係る熱交換コア1によれば、複数の絞り部13の各々と複数の拡大部14の各々とが交互に配置されることで、温度境膜の発達を阻害し、又は、温度境膜を絞り部13によって破壊し、熱伝達係数を向上させることができる。これにより、本開示に係る熱交換コア1は熱交換を効率的に行うことができる。
According to the
(2)別の態様に係る熱交換コア1は、(1)に記載の熱交換コア1であって、
前記第1流路と前記第2流路との間に設けられ、前記第1流路と前記第2流路とを仕切る隔壁15を備え、
各々の前記絞り部13、及び、各々の前記拡大部14は、前記流路延在方向において、前記隔壁15に直交する流路幅を変化させるような形状を有する。
(2) The
A
Each of the
このような構成によれば、各々の絞り部13、及び各々の拡大部14は、流路延在方向において、隔壁15に直交する流路幅が変化させるような形状を有するので、熱交換を阻害する隔壁近傍の温度境膜を破壊できる。
According to such a configuration, each
(3)さらに別の態様に係る熱交換コア1は、(2)に記載の熱交換コア1であって、
前記第1流路又は前記第2流路の少なくとも一方の内部において、前記流路延在方向における複数位置に前記隔壁に沿ってそれぞれ設けられる障害物32を備え、
各々の前記障害物32は、前記隔壁15と該隔壁15に対向する流路壁との間に設けられ、該障害物32の両側に少なくとも一組の前記絞り部13及び前記拡大部14が形成される。
(3) The
Inside at least one of the first flow path and the second flow path, obstacles 32 provided along the partition wall at a plurality of positions in the flow path extending direction are provided.
Each of the obstacles 32 is provided between the
このような構成によれば、障害物32の両側における温度境膜を破壊できる。 According to such a configuration, the temperature boundary film on both sides of the obstacle 32 can be broken.
(4)さらに別の態様に係る熱交換コア1は、(2)に記載の熱交換コア1であって、
前記第1流路又は前記第2流路の少なくとも一方は、前記流路延在方向にみて前記隔壁15が凹凸36,37を有する。
(4) The
In at least one of the first flow path and the second flow path, the
このような構成によれば、第1流路又は第2流路の少なくとも一方は、流路延在方向にみて隔壁15が凹凸36,37を有するので、熱交換を阻害する隔壁15近傍の温度境膜を破壊できる。
According to such a configuration, in at least one of the first flow path and the second flow path, the
(5)また別の態様に係る熱交換コア1は、(1)から(3)のいずれか一つに記載の熱交換コア1であって、
前記第1流路または前記第2流路の少なくとも一方は、流路断面の図心を通る最小流路幅に沿った方向に沿って、前記流路の対向壁17,17同士を接続するリブ34を含み、
前記リブ34により、前記絞り部13と前記拡大部14とが形成されている。
(5) The
At least one of the first flow path or the second flow path is a rib connecting the facing
The
このような構成によれば、温度境膜破壊できるだけでなく、流路構造をリブ34により補強できる。例えば、隔壁15の差圧、熱交換コア1に作用する熱応力等による損傷を防止できる。
According to such a configuration, not only the temperature boundary film can be broken, but also the flow path structure can be reinforced by the
(6)また別の態様に係る熱交換コア1は、(5)に記載の熱交換コアであって、前記リブは、前記流路延在方向に対してなす角度θが60度以下である傾斜面を含む。
(6) The
このような構成によれば、リブは、流路延在方向に対してなす角度θが60度以下である傾斜面を含むから、積層造形によって熱交換コア1を造形する場合において流路延在方向を優先して造形して行く場合であっても、オーバハングの課題を回避しながらリブ34も含めて積層造形できる。
According to such a configuration, since the rib includes an inclined surface having an angle θ formed with respect to the flow path extending direction of 60 degrees or less, the flow path extends when the
(7)また別の態様に係る熱交換コア1は、(5)に記載の熱交換コア1であって、
前記リブ34は、前記流路延在方向におけるリブ長さが前記対向壁17,17から離れるにつれて減少するような、前記リブ34の延在方向に沿った断面形状を有する。
(7) The
The
このような構成によれば、流路延在方向におけるリブ長さが一定となるような、リブの延在方向に沿った断面形状を有するリブよりも流路抵抗を小さくすることができ、圧力損失を減少させることができる。 According to such a configuration, the flow path resistance can be made smaller than that of a rib having a cross-sectional shape along the extending direction of the rib so that the rib length in the extending direction of the flow path is constant, and the pressure can be reduced. The loss can be reduced.
(8)また別の態様に係る熱交換コア1は、(5)又は(7)に記載の熱交換コア1であって、
前記リブ34は、前記対向壁17,17の間に位置し、前記リブ長さが最小となるくびれ部341を有する。
(8) The
The
このような構成によれば、くびれ部341に向けて流路抵抗が小さくなるので、リブ34における圧力損失をくびれ部を有しないリブよりも減少させることができる。
According to such a configuration, since the flow path resistance becomes smaller toward the
(9)また別の態様に係る熱交換コア1は、(8)に記載の熱交換コア1であって、
前記くびれ部341における前記対向壁に沿った前記リブ34の断面は、前記リブ34の端部に向かって先細りになる。
(9) The
The cross section of the
このような構成によれば、流路10を流れ、リブ34の端部において分岐する流体の流れを安定させることができる。
According to such a configuration, it is possible to stabilize the flow of the fluid flowing through the
(10)また別の態様に係る熱交換コア1は、(8)又は(9)に記載の熱交換コアであって、
前記リブは、少なくとも前記対向壁において端部が丸みを有している。
(10) The
The rib has a rounded end at least on the facing wall.
このような構成によれば、流路10を流れる流体の圧力損失を低減できる。
According to such a configuration, the pressure loss of the fluid flowing through the
(11)また別の態様に係る熱交換コア1は、(5)から(10)のいずれか一つに記載の熱交換コア1であって、
前記リブ34は、
前記流路延在方向、及び、前記対向壁17,17の直交方向を含む平面に沿って前記対向壁17,17同士を接続する一対の側壁342,342と、
前記流路延在方向における前記リブ34の端部において前記一対の側壁342,342にそれぞれ連なり、前記リブ34の先細り形状を規定する一対の第1テーパ面343,343と、
前記一対の第1テーパ面343,343にそれぞれ接続され、前記流路延在方向、及び、前記流路延在方向に直交する方向へと前記第1テーパ面343,343からせり出す一対の第2テーパ面344,344と、
を含む。
(11) The
The
A pair of
A pair of first
A pair of second tapered surfaces that are connected to the pair of first
including.
このような構成によれば、流路10を流れる流体が一対の第2テーパ面344,344を区切る稜線によってくびれ部341に到るまでに分岐するので、分岐する流体の流れを安定させることができる。また、分岐した流体は、第2テーパ面344、第1テーパ面343、側壁342の順に第2テーパ面344、第1テーパ面343、側壁342に沿って流れるので、分岐した後の流れも安定させることができる。
According to such a configuration, the fluid flowing through the
(12)また別の態様に係る熱交換コア1は、(11)に記載の熱交換コア1であって、
各々の前記第1テーパ面343,343、及び、各々の前記第2テーパ面344,344は、それぞれ、平面により形成される。
(12) The
Each of the first
このような構成によれば、第1テーパ面343と第2テーパ面344の境界は稜線によって区切られるので、第1テーパ面343と第2テーパ面344との境界が明確となり、流体の流れを安定させることがえきる。また、各々の第1テーパ面343、及び、各々の第2テーパ面とすることで、積層造形によって熱交換コア1を造形する場合の製造データを各々の第1テーパ面343、及び各々の第2テーパ面を流線形(湾曲面)とする場合よりも少なくできる。これにより、熱交換コア1の造形が容易になり、製造コストも下げることができる。
According to such a configuration, the boundary between the first
(13)また別の態様に係る熱交換コア1は、(11)又は(12)に記載の熱交換コア1であって、
前記対向壁に沿った前記リブ34の断面において、前記一対の第2テーパ面344,344間に形成される前記リブの先端角度θが120度以下である。
(13) The
In the cross section of the
このような構成によれば、対向壁17に沿ったリブ34の断面において、一対の第2テーパ面343,343間に形成されるリブ34の先端角度θが120度以下であるから、積層造形によって熱交換コア1を造形する場合において対向壁17を優先して造形していく場合であってもオーバハングの課題を回避しながらリブ34を含めて積層造形できる。
According to such a configuration, in the cross section of the
(14)また別の態様に係る熱交換コア1は、(11)から(13)のいずれか一つに記載の熱交換コア1であって、
前記第1テーパ面343は、前記対向壁の前記直交方向を含む平面に沿って延在する。
(14) The
The first
このような構成によれば、流路10を流れる流体は対向壁17,17に対して均等に流れるので、流体の流れを安定させることができる。
According to such a configuration, the fluid flowing through the
1 熱交換コア
10 流路
13 絞り部
14 拡大部
15 隔壁
16 流路壁
17 対向壁
32 障害物
33 突起
34 リブ
341 くびれ部
342 側壁
343 第1テーパ面
344 第2テーパ面
36 凹
37 凸
1
Claims (14)
前記第1流路に沿って延在する第2流路と、を備え、
前記第1流路又は前記第2流路の少なくとも一方は、流路延在方向に直交する流路断面の面積が極小となる複数の絞り部と、前記面積が極大となる複数の拡大部と、を含み、
前記複数の絞り部の各々と前記複数の拡大部の各々とが、前記流路延在方向において交互に配置された
熱交換コア。 1st flow path and
A second flow path extending along the first flow path is provided.
At least one of the first flow path or the second flow path includes a plurality of narrowing sections having a minimum area of the flow path cross section orthogonal to the flow path extending direction, and a plurality of enlarged sections having the maximum area. , Including
A heat exchange core in which each of the plurality of throttle portions and each of the plurality of enlargement portions are alternately arranged in the flow path extending direction.
各々の前記絞り部、及び、各々の前記拡大部は、前記流路延在方向において、前記隔壁に直交する流路幅を変化させるような形状を有する
請求項1に記載の熱交換コア。 A partition wall provided between the first flow path and the second flow path and partitioning the first flow path and the second flow path is provided.
The heat exchange core according to claim 1, wherein each of the throttle portions and each of the enlarged portions has a shape that changes the flow path width orthogonal to the partition wall in the flow path extending direction.
各々の前記障害物は、前記隔壁と該隔壁に対向する流路壁との間に設けられ、該障害物の両側に少なくとも一組の前記絞り部及び前記拡大部が形成される、
請求項2に記載の熱交換コア。 Inside at least one of the first flow path and the second flow path, obstacles provided at a plurality of positions in the flow path extending direction along the partition wall are provided.
Each of the obstacles is provided between the partition wall and a flow path wall facing the partition wall, and at least a set of the throttle portion and the expansion portion are formed on both sides of the obstacle.
The heat exchange core according to claim 2.
請求項2に記載の熱交換コア。 The heat exchange core according to claim 2, wherein the first flow path or at least one of the second flow paths has irregularities in the partition wall when viewed in the extending direction of the flow path.
前記リブにより、前記絞り部と前記拡大部とが形成されている
請求項1から3のいずれか一項に記載の熱交換コア。 At least one of the first flow path or the second flow path includes a rib connecting the facing walls of the flow path along the direction along the minimum flow path width passing through the center of gravity of the flow path cross section.
The heat exchange core according to any one of claims 1 to 3, wherein the throttle portion and the enlarged portion are formed by the rib.
請求項5に記載の熱交換コア。 The rib includes an inclined surface having an angle of 60 degrees or less with respect to the flow path extending direction.
The heat exchange core according to claim 5.
請求項5に記載の熱交換コア。 The heat exchange core according to claim 5, wherein the rib has a cross-sectional shape along the extending direction of the rib so that the rib length in the extending direction of the flow path decreases as the distance from the facing wall increases.
請求項5又は7に記載の熱交換コア。 The heat exchange core according to claim 5 or 7, wherein the ribs are located between the facing walls and have a constricted portion having a minimum rib length.
請求項8に記載の熱交換コア。 The heat exchange core according to claim 8, wherein the cross section of the rib along the facing wall in the constricted portion tapers toward the end portion of the rib.
請求項8又は9に記載の熱交換コア。 The rib has a rounded end at least on the facing wall.
The heat exchange core according to claim 8 or 9.
前記流路延在方向、及び、前記対向壁の直交方向を含む平面に沿って前記対向壁同士を接続する一対の側壁と、
前記流路延在方向における前記リブの端部において前記一対の側壁にそれぞれ連なり、前記リブの先細り形状を規定する一対の第1テーパ面と、
前記一対の第1テーパ面にそれぞれ接続され、前記流路延在方向、及び、前記流路延在方向に直交する方向へと前記第1テーパ面からせり出す一対の第2テーパ面と、
を含む
請求項5から10のいずれか一項に記載の熱交換コア。 The rib
A pair of side walls connecting the facing walls along a plane including the flow path extending direction and the direction orthogonal to the facing walls.
A pair of first tapered surfaces that are connected to the pair of side walls at the ends of the ribs in the extending direction of the flow path and define the tapered shape of the ribs.
A pair of second tapered surfaces that are connected to the pair of first tapered surfaces and protrude from the first tapered surface in a direction orthogonal to the flow path extending direction and the flow path extending direction.
The heat exchange core according to any one of claims 5 to 10.
請求項11に記載の熱交換コア。 The heat exchange core according to claim 11, wherein each of the first tapered surfaces and each of the second tapered surfaces is formed by a flat surface.
請求項11又は12に記載の熱交換コア。 The heat exchange core according to claim 11 or 12, wherein the tip angle of the ribs formed between the pair of second tapered surfaces is 120 degrees or less in the cross section of the ribs along the facing wall.
請求項11から13のいずれか一項に記載の熱交換コア。 The heat exchange core according to any one of claims 11 to 13, wherein the first tapered surface extends along a plane including the orthogonal direction of the facing wall.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020031581A JP7428538B2 (en) | 2020-02-27 | 2020-02-27 | heat exchange core |
CN202180016141.0A CN115151778A (en) | 2020-02-27 | 2021-02-24 | Heat exchange core |
PCT/JP2021/006860 WO2021172357A1 (en) | 2020-02-27 | 2021-02-24 | Heat exchange core |
US17/801,144 US20230074924A1 (en) | 2020-02-27 | 2021-02-24 | Heat exchanger core |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020031581A JP7428538B2 (en) | 2020-02-27 | 2020-02-27 | heat exchange core |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021134988A true JP2021134988A (en) | 2021-09-13 |
JP7428538B2 JP7428538B2 (en) | 2024-02-06 |
Family
ID=77489988
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020031581A Active JP7428538B2 (en) | 2020-02-27 | 2020-02-27 | heat exchange core |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230074924A1 (en) |
JP (1) | JP7428538B2 (en) |
CN (1) | CN115151778A (en) |
WO (1) | WO2021172357A1 (en) |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4638858A (en) * | 1985-10-16 | 1987-01-27 | International Business Machines Corp. | Composite heat transfer device with pins having wings alternately oriented for up-down flow |
JPH05164492A (en) * | 1991-12-18 | 1993-06-29 | Mitsubishi Electric Corp | Plate type heat exchanger |
JPH10288492A (en) * | 1997-04-15 | 1998-10-27 | Matsushita Seiko Co Ltd | Heat exchange element |
JP4072876B2 (en) * | 1998-05-22 | 2008-04-09 | セキサーマル株式会社 | Laminate heat exchanger |
DE102005029321A1 (en) * | 2005-06-24 | 2006-12-28 | Behr Gmbh & Co. Kg | Heat exchanger for exhaust gas cooling has structural elements arranged so that duct has internal variable heat transfer increasing in direction of flow |
JP4431525B2 (en) | 2005-06-28 | 2010-03-17 | 有限会社テクノフロンティア | Total heat exchanger |
JP5487423B2 (en) | 2009-07-14 | 2014-05-07 | 株式会社神戸製鋼所 | Heat exchanger |
US10048019B2 (en) * | 2014-12-22 | 2018-08-14 | Hamilton Sundstrand Corporation | Pins for heat exchangers |
CA3010222A1 (en) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | Woodside Energy Technologies Pty Ltd | Heat exchanger and method of manufacturing a heat exchanger |
US10253785B2 (en) * | 2016-08-31 | 2019-04-09 | Unison Industries, Llc | Engine heat exchanger and method of forming |
US20190339018A1 (en) | 2016-12-26 | 2019-11-07 | Ptt Global Chemical Public Company Limited | Heat exchanger for exchanging heat of fluids having different temperatures |
US20190310030A1 (en) * | 2018-04-05 | 2019-10-10 | United Technologies Corporation | Heat augmentation features in a cast heat exchanger |
EP3647709B1 (en) * | 2018-11-01 | 2021-07-21 | Hamilton Sundstrand Corporation | Heat exchanger device |
-
2020
- 2020-02-27 JP JP2020031581A patent/JP7428538B2/en active Active
-
2021
- 2021-02-24 CN CN202180016141.0A patent/CN115151778A/en active Pending
- 2021-02-24 WO PCT/JP2021/006860 patent/WO2021172357A1/en active Application Filing
- 2021-02-24 US US17/801,144 patent/US20230074924A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20230074924A1 (en) | 2023-03-09 |
WO2021172357A1 (en) | 2021-09-02 |
CN115151778A (en) | 2022-10-04 |
JP7428538B2 (en) | 2024-02-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11243030B2 (en) | Heat exchangers | |
JP5487423B2 (en) | Heat exchanger | |
US9534827B2 (en) | Air heat exchanger | |
JP7210151B2 (en) | Diffusion bonded heat exchanger | |
BR112012014973B1 (en) | heat exchanger plate, heat exchanger hull, heat exchanger assembly, and, method for making a heat exchanger plate | |
US20160109188A1 (en) | Tube for a heat exchanger | |
BR112012021100B1 (en) | plate heat exchanger plate and plate heat exchanger | |
US9905319B2 (en) | Plate heat exchanger for homogeneous fluid flows between ducts | |
JP2019178807A5 (en) | ||
WO2019235211A1 (en) | Stacked heat exchanger | |
JP5498809B2 (en) | Plate heat exchanger | |
WO2021172357A1 (en) | Heat exchange core | |
US10876801B2 (en) | Heat-exchanging plate, and plate heat exchanger using same | |
KR101205369B1 (en) | Membrane panel for a liquid storage tank | |
JPH0493596A (en) | Core structure of stacked type heat exchanger | |
JP4680696B2 (en) | Heat exchanger and heat exchanger manufacturing method | |
WO2020259645A1 (en) | Plate heat exchanger | |
JP7358152B2 (en) | Heat exchanger | |
BR112022008060B1 (en) | HEAT TRANSFER PLATE | |
BR102020017139A2 (en) | Manufacturing process of compact heat exchangers with three-dimensional and/or communicating channels | |
CN220959744U (en) | Countercurrent heat exchange core | |
CN212512655U (en) | Bidirectional staggered fin for heat exchanger | |
CN202229643U (en) | Surface air heat exchanger fin | |
JP7451034B2 (en) | Heat exchanger tank and heat exchanger equipped with the tank | |
JP6911816B2 (en) | Heat exchanger |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220916 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231024 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231121 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240109 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240125 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7428538 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |